Автор: В.Ф. Балакин, Д.Ю. Гармашев, А. Ю. Салей, Т.В. Невилько

Категории: трубное производство

В работе представлена оценка эффективности различных схем смазочных композиций, применяющихся при производстве холоднокатаных труб из углеродистых и легированных марок сталей. Установлено, что применение соответствующей химической обработки позволяет снизить коэффициент трения в очаге деформации и увеличить производительность стана ХПТ на 30%.
Ключевые слова: холодная деформация, подсмазочное покрытие, смазка, пилигримовая прокатка, маршрут прокатки.

Экспериментальные исследования различных вариантов химической обработки поверхности при холодной пилигримовой прокатке углеродистых труб на стане ХПТ-90.

В.Ф. Балакин, Д.Ю. Гармашев, А. Ю. Салей, Т.Н. Невилько

Введение

Одним из важнейших аспектов технологии холодной обработки металлов является выбор подсмазочных покрытий и смазки. Удачное решение этой проблемы предопределяет успех в достижении на­дежности технологического процесса и высокого качества поверхности изделия. От правильного вы­бора смазки зависит производительность оборудования, значение разовых деформаций и цикличность процесса, следовательно, и величина производственных затрат.
При выборе смазки руководствуются [1], прежде всего, удовлетворением основных функциональ­ных требований: снижение контактных напряже­ний и уменьшение энергозатрат, связанных с пре­одолением трения; повышение стойкости инстру­мента и повышение чистоты поверхности изде­лий; предотвращение схватывания и налипания металла на инструмент; охлаждение инструмен­та. Кроме того, смазка должна удовлетворять требованиям технического, экономического и са­нитарно-гигиенического характера; стабиль­ность ее состава и физико-химических свойств при эксплуатации; удобство подачи ее на инстру­мент и заготовку; простота изготовления смазки; ее очистка и регенерация в процессе эксплуата­ции; легкость удаления смазки с поверхности из­делий; отсутствие вредного воздействия на ме­талл и оборудование; нетоксичность и отсутствие неприятного запаха; минимальное загрязнение рабочего места и окружающей среды; экономи­ческая целесообразность применения и недефицитность. Смазки и смазочные композиции для конкретных процессов обработки металлов дав­лением выбираются эвристически с использова­нием сведений об аналогах. Важным является материаловедческие сведения о строении смазоч­ных материалов и присадок к ним,  также результаты исследования их физико-химического взаимодействия с поверхностью заготовки и об­разования пластифицированного слоя. Развитие механики контактного взаимодействия в системе инструмент—смазка—деформируемый металл. Это помогает сформулировать требования к физико-механическим свойствам смазочных композиций. При этом важен правильный выбор механичес­ких испытаний для изучения вязкости, адгезии и антифрикционных свойств смазок.
Оценка основных функций технологических смазок для холодного передала, является актуальной задачей и приводит к снижению величины сил трения: уменьшению коэффициента трения к увеличению величины  подачи и соответственно часовой производительности стана.
Целью данной работы являлось:

• оценка эффективности основных функций имеющихся в ТПЦ-3 ПАО «ИНТЕРПАЙП НТЗ» схем обработки смазочных композиций;
• повышение производительности станов ХПТ при выполнении заказов на холоднокатаные трубы по гост 8733/8734 из углеродистых и легированных марок сталей;
• повышение стойкости прокатного инструмента станов ХПТ;
• улучшение качества наружной и внутренней поверхности и точности прокатанных труб;
• снижение нагрузки на главный привод стана ХПТ-90.

Методика исследований

Маршрут прокатки был выбран следующий: 73×5,0×5300→42×3,0×10000 мм.
Горячедеформированные трубы, размером 73×5,0×5300 мм, марки стали 20 были прокатаны на трубопрокатной установке «ТПА 30-102»  ЗАО «ИНТЕРПАЙП НИКО ТЬЮБ».
Прокат труб размером 42×3,0×10000 мм проводился в ТПЦ-3 ПАО «ИНТЕРПАЙП НТЗ» на стане ХПТ (стан третьей модели, конструкции «ЭЗТМ») оснащенным эпициклическим распределительно-подающим механизмом (конструкции «НКМЗ»).
После проката на стане ХПТ был произведен обмер геометрических параметров труб.
Химическая обработка труб-заготовок производилась по четырем технологическим маршрутам:
– 1-й маршрут – традиционная технология, в соответствии с  технологическими инструкциями по прокату и химической обработки поверхности (ТИ НТЗ-Тр3-03-2007, ТИ НТЗ-Тр3-04-2007);
– маршруты № 2, 3 – усовершенствованные (см. схему последовательности операций);
– 4-й маршрут – маршрут, применяемый в ТПЦ-3 для химической обработки труб перед волочением при производстве труб повышенной точности для ПЭД и ПЭН, в соответствии с технологической инструкцией по химической обработки поверхности (ТИ НТЗ-Тр3-04-2009).
В процессе прокатки оценивалась стабильность подачи (броски) и при их отсутствии производилось плавное повышение подачи с шагом 5%. При этом оценивалось качество поверхности прокатываемых труб и изменение технологических параметров работы стана.
Последовательность операции в применяемых технологиях приведены на схемах 1-4:

СХЕМА ХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ЗАГОТОВОК:

Результаты замеров технологических параметров процесса холодной деформации и точность геометрии труб приведены в таблицах 1-4.

• Вариант 1.

Таблица № 1 – Технологические параметры процесса холодной прокатки на стане ХПТ-90 по первому варианту.

При  данном режиме химической подготовки необходимо отметить нестабильную работу стана (число двойных ходов колеблется от  58 до 60 в минуту).
Внешний вид поверхности труб и точность геометрических параметров (диаметр; толщина стенки) соответствуют требованиям  ГОСТ 8733/8734.

• Вариант 2.

Таблица № 2 – Технологические параметры процесса холодной прокатки на стане ХПТ-90 по второму варианту.

Второй маршрут химической подготовки заготовок позволил повысить величину осевой подачи при деформации в стане ХПТ-90 на 34÷45%. Нагрузка на двигатель стана была в пределах нормы.
При этом качество наружной поверхности готовых труб было удовлетворительным. Овальность диаметра и поперечная разностенность соответствовали требованиям нормативной документации, требованиям ГОСТ 8733/8734.
Необходимо отметить нестабильную работу стана по числу двойных ходов от 58 до 63 в минуту.

• Вариант 3.

Таблица № 3 – Технологические параметры процесса холодной прокатки на стане ХПТ-90 по третьему варианту.

Процесс прокатки протекал стабильно, бросков подачи не наблюдалось. В этом варианте химической подготовки заготовок при прокатке производилось плавное повышение подачи на стане ХПТ 90 на 20%. Нагрузка на двигатель стана была в пределах нормы.
При повышении величины подачи на величину более 20% на наружной поверхности труб появлялись мелкие царапины. В связи с этим,  дальнейшее повышение величины подачи было приостановлено.
Качество наружной поверхности труб удовлетворительное. Геометрические параметры труб соответствовали требованиям ГОСТ 8733/8734.

• Вариант 4.

Таблица № 4 – Технологические параметры процесса холодной прокатки на стане ХПТ-90 по четвертому варианту.

При этом маршруте производства холоднодеформированных труб также удалось повысить величину подачи на 30÷45%. Нагрузка на двигатель стана была в пределах нормы.
Качество наружной поверхности труб удовлетворительное. Геометрические параметры труб соответствовали требованиям ГОСТ 8733/8734.

Выводы и рекомендации

1. По сравнению с традиционной технологией обработки труб-заготовок перед холодной деформацией применение химической обработки по вариантам 2-4 позволяет снизить коэффициент трения в очаге деформации  и увеличить производительность стана ХПТ до 30%. При этом не происходит ухудшения качества и точности геометрических характеристик прокатываемых труб.
2. По результатам замеров токов нагрузки электродвигателя стана ХПТ при прокате труб – заготовок с разными режимами обработки отклонений тока нагрузки не зафиксировано.
3. При контроле геометрических параметров отклонений геометрических параметров от стандарта  не установлено.
4. В связи с положительным результатом влияния химической подготовки труб-заготовок на повышение производительности станов ХПТ-90, целесообразно осуществление процесса химической подготовки поверхности углеродистых труб перед холодной деформацией в соответствии с режимом (схемой) №4 -  фосфатирование с последующим нанесением стеарата натрия.
5. При выборе технологии нанесение химической обработки перед прокатом труб на ХПТ необходимо учитывать:

– марку стали, группу прочности;
– техническое состояние стана;
– сортамент, отношение диаметра к толщине стенки.

Литература

1. Ходерны Б., Корек З. Стальные трубы. Технология производства и применение. – М.: Металлургия,1979. – 280 с.